Manipular el Hidrogel Puede Mejorar la Agilidad y Versatilidad de la Robótica Moderna

Un nuevo estudio publicado en la revista científica Physical Review Letters revela un “fenómeno microscópico” que permite que el hidrogel se contraiga más rápido. El descubrimiento, llamado Teoría Poroelástica de Continuo, podría tener importantes implicaciones para muchas industrias, incluida la robótica blanda. Podría ser la clave para hacer que estos dispositivos sean más ligeros y ágiles. Esto es lo que necesitas saber.

Hidrogel

El hidrogel es un material flexible, aislante al agua, compuesto por cadenas de polímeros compactas. Estas cadenas pueden absorber fluidos y retenerlos de manera eficiente. En este estado, el hidrogel está compuesto mayormente por agua. Los hidrogeles pueden luego liberar los fluidos almacenados y contraerse bajo estímulo. Este estímulo puede ser químico, como cambios en el pH, o atmosférico, como variaciones de temperatura o de campos.

El hidrogel tiene características suaves y flexibles y se puede encontrar en tu gel para el cabello, pasta de dientes, cosméticos y otras soluciones con gran contenido de agua. También se usa comúnmente en el cuidado de la salud para apósitos de heridas, tratamiento de quemaduras y más. Para los robots, podría servir como un reemplazo fiable de alternativas más pesadas como los plásticos.

El Hidrogel Mejora los Robots No Cumplidores

Los robots no cumplidores, o robots blandos, están hechos de varios materiales flexibles, lo que les permite realizar tareas únicas. Estos dispositivos diseñados específicamente pueden encajar en espacios estrechos, navegar por ruinas complejas e incluso ayudar en la administración de fármacos. Según los investigadores, los hidrogeles podrían reemplazar las gomas y los componentes hidráulicos en los robots blandos en el futuro.
Los robots blandos tienen una gran ventaja sobre sus contrapartes rígidas en ciertas aplicaciones. Por un lado, pueden conformarse para distribuir su presión en un espacio más amplio, lo que les permite tener un tacto más suave. Cuando estas ventajas se combinan con la capacidad de adaptarse a casi cualquier entorno, los robots blandos se convierten en la solución principal para tareas específicas.

Sistemas Actuales

Los sistemas hidráulicos y neumáticos dominan actualmente la industria de la robótica. Son fiables y han existido durante décadas en muchas formas. Sin embargo, presentan desventajas significativas, especialmente al hablar de robótica miniaturizada y no cumplidora.

Por ejemplo, los robots no cumplidores que dependen de estos sistemas para cambiar de forma deben integrar mangueras, líneas y bombas. Estos componentes pueden ser casi imposibles de crear a niveles microscópicos. Incluso cuando se escalan, cada bomba y manguera añade peso a estos diminutos dispositivos. El peso reduce la vida de la batería del robot, sus capacidades de desplazamiento y más. En consecuencia, el descubrimiento del hidrogel por parte de los investigadores podría ayudar a los robots a operar con mayor versatilidad, optimizando el peso y habilitando nuevos escenarios de uso.

Creen que su avance podría catapultar la robótica no cumplidora hacia el futuro, permitiendo mayor eficiencia y agilidad mientras se reduce el peso. Los hidrogeles podrían reemplazar las gomas por varias razones. Los principales beneficios son que son más ligeros y eliminan la necesidad de sistemas hidráulicos o neumáticos. Como tal, hacen que los robots blandos sean menos complejos de construir.

Fenómeno Microscópico

Los investigadores describen el descubrimiento de un fenómeno microscópico aprendido al examinar la expansión y contracción de los hidrogeles bajo diversas condiciones. La “Teoría Poroelástica de Continuo” introduce una solución centrada en el hidrogel que cumple con todos los requisitos para la microrobótica. Es ligera, fiable, controlable y más fácil de crear que las opciones actuales.

Detalles de la Investigación del Hidrogel

Los investigadores comenzaron creando una capa delgada de película de hidrogel. Esta capa porosa permitía que el agua y los iones pasaran libremente bajo ciertas condiciones. La primera anomalía observada fue que un proceso conocido como difusioforesis del gel provoca un aumento repentino de la presión osmótica del gel. El proceso de difusioforesis hizo que el hidrogel se hinchara instantáneamente cuando se introducían iones.
Cabe destacar que el hidrogel se contrae a su tamaño original después de expulsar el líquido. Los hidrogeles impregnados con iones se expandieron y contrajeron cientos de veces más rápido que los métodos originales. Además, los datos revelaron que el método de hinchamiento difusioforético era mucho más eficiente.

Mayor Agilidad

Los investigadores están entusiasmados porque el descubrimiento podría ayudar a que los robots blandos sean más ágiles. Por ejemplo, ha sido un objetivo crear una mano robótica con la destreza y agilidad de las manos humanas. El equipo cree que este descubrimiento podría ser un paso vital para lograrlo. Si tiene éxito, los robots blandos asumirán muchas más tareas relacionadas con el contacto humano en los próximos años.

Robots Más Grandes

Otro descubrimiento importante es que el hidrogel podría usarse para crear robots blandos más grandes. Actualmente, la mayoría de los robots blandos están limitados a tamaños microscópicos. La potencia adicional y la reducción de peso del hidrogel permiten que estos dispositivos escalen hasta alcanzar hasta un centímetro. Cabe destacar que es común que los diminutos robots trabajen en enjambres para mejorar la eficiencia.

Aplicaciones del Mundo Real para Robots Blandos de Hidrogel

Existen muchas aplicaciones del mundo real para los robots blandos. Hoy, estos dispositivos se encuentran recolectando frutas, clasificando en almacenes y, en el futuro, realizando tareas de salud. Aquí están los principales sectores que la robótica blanda sigue impactando.

Manufactura

La industria más prominente para la integración de robots blandos es la manufactura. Aquí, se pueden encontrar dispositivos con forma de mano utilizados en cintas transportadoras. Estas unidades pueden recoger artículos delicados y colocarlos en empaques o clasificarlos en categorías específicas. En el futuro, estos robots podrán “sentir” lo que recogen mediante sensores avanzados e IA.

Búsqueda y Rescate

Los robots blandos podrían desempeñar un papel vital en la ayuda para encontrar sobrevivientes de desastres naturales. Es común saber que los escombros obstaculizaron los esfuerzos de rescate y provocaron víctimas adicionales tras grandes desastres. Los robots no cumplidores podrían serpentean a través de zonas de desastre y usar sensores avanzados para localizar a los sobrevivientes más rápido. Estos robots podrían ayudar a los sobrevivientes a comunicarse e incluso entregar suministros que salvan vidas cuando sea necesario.

Exploración

Los robots no cumplidores también podrían hacer la exploración más eficiente. Los robots son el futuro de la exploración espacial profunda y submarina. Pueden ir más profundo, viajar más lejos y proporcionar datos más valiosos que los pasajeros humanos. Los robots blandos, en particular, podrían acceder a lugares nunca antes vistos, como las profundidades oceánicas, porque pueden conformarse a la presión y permitir que los esfuerzos de investigación avancen en nuevos campos científicos.

Salud

Existen muchas aplicaciones en salud para los robots blandos. Estos dispositivos podrían ayudar a administrar medicamentos, combatir enfermedades, purificar agua y mucho más. El campo de la bio-robótica sigue creando máquinas híbridas innovadoras que utilizan tejido vivo como parte de sus componentes centrales. Estos dispositivos podrían, algún día, mejorar la vida de millones al crear prótesis que pasen desapercibidas para el usuario y muchas otras mejoras que beneficien la vida.

Empresas Líderes en Robótica

La industria de la robótica es un mercado de ritmo rápido que solía estar dominado solo por unos pocos actores clave, como Boston Dynamics. Hoy, hay mucho más selección, ya que el mercado ahora incluye una variedad de campos. Aquí hay algunas empresas de robótica que podrían aprovechar los hidrogeles para mejorar sus ofertas.

1. Intuitive Surgical

(ISRG )

Intuitive Surgical es un pionero en el mercado de robótica sanitaria. Esta empresa única cuenta con una variedad de productos y servicios que la hacen destacar, incluidos asistentes quirúrgicos, Da Vinci e Ion. Estas soluciones de alta tecnología ayudan a impulsar cirugías mínimamente invasivas. Cabe destacar que la última actualización de Da Vinci permite a los cirujanos sentir las incisiones mediante retroalimentación y más.
Intuitive Surgical es una incorporación sólida a cualquier cartera. La empresa con sede en EE. UU. forma parte del NASDAQ‑100 y del S&P 500. Además, sus servicios tienen una gran demanda. Específicamente, la compañía indica que más de 8 600 sistemas Da Vinci están desplegados internacionalmente. En consecuencia, Intuitive Surgical ha ganado reputación como líder tecnológico global en el campo de la robótica.

2. UiPath

(PATH )

UiPath es una empresa de software de automatización de procesos robóticos (RPA). La compañía crea programas que permiten a los robots aprender tareas repetitivas y luego asumirlas de sus homólogos humanos. Fue fundada en Rumanía y se trasladó a Nueva York a medida que se convirtió en un competidor importante del mercado. Hoy, es el proveedor líder de software RPA en el mundo.
UiPath se convirtió en el líder del mercado gracias a su consistencia y rendimiento. La empresa ha demostrado repetidamente que sus servicios pueden ayudar a optimizar las actividades empresariales para múltiples clientes de alto nivel, incluidos Canon, EY, VITAL y TQL. Además, la compañía cuenta con varias menciones en Forbes. Todos estos factores hacen de UiPath una acción que vale la pena observar.

Problemas con los Robots Blandos

Los robots blandos presentan algunos problemas que deben superarse para lograr una adopción a gran escala. Por un lado, no poseen la durabilidad robusta ni el rendimiento de sus contrapartes sólidas. También existen preocupaciones al hablar del control de robots con infinitos grados de movimiento. Modelar los movimientos de estos dispositivos requiere mucha innovación y tiempo. Empresas como UiPath sin duda desempeñarán un papel cada vez más crucial en el desarrollo de sistemas de control para robots blandos en el futuro.

Investigadores

El estudio fue realizado por un equipo de investigadores liderado por el físico de Virginia Tech, C. Nadir Kaplan, y el candidato a doctorado, Chinmay Katke. Cabe destacar que el dúo contó con la asistencia del profesor C. Nadir Kaplan y Peter A. Korevaar de la Universidad Radboud en los Países Bajos.

El Hidrogel Podría Hacer los Robots Blandos Más Útiles

El equipo detrás del descubrimiento del hidrogel puede haber desbloqueado la clave para hacer que los robots blandos sean más útiles. Los hidrogeles podrían reemplazar gomas, sistemas hidráulicos, actuadores y otras alternativas más pesadas y complejas. Por estas razones, esta investigación puede considerarse un gran avance que vale la pena seguir en el futuro.

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